虚实结合无人机集群仿真算法开发及验证系统

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2024-07-25 10:04:11

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一、概述

一套面向多类型飞行器开发的综合性验证平台，可支撑从单体飞行器到集中式/分布式集群协同的全维度算法研究。该系统通过三大核心功能构建完整验证闭环：

算法开发：支持单体飞行器及集群协同的模型构建与控制算法设计；

仿真测试：提供数字仿真、半实物仿真验证功能，逐步验证算法可靠性；

实战验证：作为远程算法运行平台，在复杂环境中动态测试无人机集群的稳定性与抗干扰能力。

该系统可为智能无人系统从理论设计到工程落地提供全生命周期支持。

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二、特征优势

算法开发工控机：依托高性能计算能力，即可作为纯数字仿真节点的虚拟算法处理单元也可直接接入真实无人机，执行复杂控制算法的实时飞行验证；

场景渲染工控机：为无摄像头的数字/半物理/真实节点生成高精度虚拟环境图像（需配合算法工控机的感知算法输出），构建闭环视觉验证环境；

多核实时仿真机：基于CPU多核并行计算技术，可实现上百架无人机动力学模型并行解算，支持大规模数字节点、半物理节点与真实机群的混合编队验证；

开放式扩展架构：通过可配置IO板卡构建硬件抽象层，兼容CAN、RS422、以太网等异构通信协议，实现第三方设备即插即验证。

三、系统结构

1）单平台动态飞行验证系统

系统采用算法与数据的解耦架构，通过实时同步真实飞行器状态数据，构建1:1高精度数字孪生环境。实体无人机与虚拟节点实现双向动态映射，在保持物理-虚拟空间一致性的前提下，完成算法的高保真度验证，支撑多轮快速迭代优化。

2）虚实结合模型/算法开发与动态飞行验证系统

基于半实物仿真系统实现数字节点—半实物节点—真实动态节点的联合动态仿真验证，其中任务场景模块与人机交互端模块可独立支撑数学仿真模块、半实物仿真模块、动态飞行模块开展算法验证，也可支撑全系统开展动态算法验证。

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